JP2003331471A

JP2003331471A - 表面型相変化記録媒体、及びそれを用いた光記録システム

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Publication number: JP2003331471A
Application number: JP2002131747A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Hayashi; 嘉隆林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP4081297B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面型相変化記録媒体、及びそれを用いて近
接場光による記録・再生を行う高密度の光記録システム
を提供する。【解決手段】表面型相変化記録媒体は、基板２１上
に、反射層２２、誘電体層２３、記録層２４、ＺｎＳと
ＳｉＯ₂の複合材料層２５、前記ＺｎＳとＳｉＯ₂の複合
材料層よりも熱伝導率の高い保護層２６、および潤滑層
２７が、この順で積層され、近接場光６が前記潤滑層２
７を介して入射されることにより記録・再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面型相変化記録
媒体、およびそれを用いて光ヘッドからの近接場光の照
射による記録・再生を行う光記録システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ、ＤＶＤなどの光を用いた高密度メ
モリが良く知られているが、マルチメディア、情報ネッ
トワークの時代になり、さらなる大容量の記録システム
が必要とされている。高密度化のためには情報が記録さ
れている記録ピットを小さくする必要があるが、記録ピ
ットを小さくすると光のスポットの中に複数の記録ピッ
トが入ってしまい、再生が困難になる。また、情報を記
録する際にも、光のスポットが大きいと小さい記録ピッ
トを形成することが困難になる。そこで光をより小さく
絞り光のスポットを小さくする必要がある。

【０００３】光のスポット径は波長をλ、レンズの開口
率をＮＡとするとλ／ＮＡに比例するため、スポット径
を小さくするためには波長を小さくするか、開口率を大
きくすることが考えられる。光の波長はレーザーダイオ
ードなど光の発生源に依存するので、光のスポット径を
小さくする方法として、レンズの開口率ＮＡを大きくす
る方法が比較的容易である。そこでＮＡを大きくする方
法の例としてとして、ソリッドイマージョンレンズ（Ｓ
ＩＬ）を用いたもの（例えば特開平８−２１２５７９号
公報）がある。また、レンズを組み合わせるなどして、
ＮＡを高めた技術もある。

【０００４】また、近接場光を用いて小さいピットを記
録する試みもされている（例えば特開平７−１９１０４
６号公報など）。近接場光を用いると光スポットの収束
限界以下のスポットを形成可能であり、小さいスポット
を光磁気記録媒体上、相変化記録媒体上に形成できたと
いう報告もある。これらの方法を用いることにより小さ
いピットが形成可能となってきたが、ソリッドイマージ
ョンレンズを用いた場合には開口率が大きくなり光を小
さく収束させるため、より精密にスポット位置を制御す
る必要があり、ヘッドと記録媒体との距離を小さくする
必要があった。また、近接場光記録においても、近接場
光は光の波長以下の微細開口の極近傍でのみ生じている
ため、ヘッドと記録媒体の距離を小さくする必要があっ
た。記録媒体と光ヘッドとの距離を近接させた状態で制
御するため、光ヘッドをスライダに載せることも考えら
れている（例えば特開平９−１９８８３０号公報、特開
平１１−０６６６５８号公報など）。

【０００５】近接場光を用いて記録再生を行う場合、従
来の層構成の媒体では近接場光が記録層まで届かないた
め記録再生を行うことはできない。膜の表面側から記録
再生を行う表面型記録媒体の層構成にすることにより、
近接場光により記録、再生が可能となっている。また、
媒体と光ヘッドの距離が小さくなるため、媒体表面に炭
素膜の保護層などを形成し媒体の損傷を防ぐという方法
が検討されている。しかし、炭素は光を吸収するため、
記録光により炭素が温度上昇し変形、変質が起こるとい
う問題があった。特開２００１−２３２４５号公報の発
明などのように、保護層の放熱性を考慮した検討もなさ
れているが、炭素以外の膜では潤滑性が不充分であっ
た。このように、従来から提案されている構成では、記
録、再生特性、硬さ、耐磨耗性などの摺動に対する機械
的特性を同時に満たすことは困難である。

【０００６】また、媒体だけでの検討では不充分で、ヘ
ッドで摺動し記録、再生を行ったとき、摺動特性は優れ
るが、記録再生特性が不充分であったり、保護層は硬い
ものを用い記録再生が可能であるが、摺動特性が不充分
であるなどという問題が生じており、すべてを満たすの
は難しかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、スライダに搭
載した光ヘッドと記録媒体とを一つのシステムとして考
え、高密度記録に適したシステムとなるように光ヘッ
ド、記録媒体それぞれの構成を最適化する必要がある。
ヘッドと媒体のインターフェイスは、それぞれを最適化
しても必ずしも最適条件にならず、システム全体として
最適化する必要がある。このように、高密度記録を実現
するためのシステムとして適したものを実現するため、
光ヘッド、記録媒体をどのように調和的に組み合わせる
かが大きな課題であった。したがって、本発明は上記問
題点に鑑みてなされ、その目的は、高密度記録・再生が
可能な表面型相変化記録媒体、およびその表面型相変化
記録媒体を用いる高密度の光記録システムを提供するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板上に、反射層、誘電体層、記録層、ＺｎＳとＳｉＯ
₂の複合材料層、前記ＺｎＳとＳｉＯ₂の複合材料層より
も熱伝導率の高い保護層、および潤滑層が、この順で積
層され、近接場光が前記潤滑層を介して入射されること
により記録・再生が可能なことを特徴とする表面型相変
化記録媒体である。このような層構造により、潤滑層の
上面側から近接場光を入射するので良好な記録・再生特
性、および機械特性が得られる。誘電体層はＺｎＳ・Ｓ
ｉＯ₂などが好ましく、記録層としてはＡｇＩｎＳｂＴ
ｅ、ＧｅＳｂＴｅなどの相変化記録層が用いられる。ま
た、光ヘッドと記録媒体とが近接して存在することにな
るため媒体表面に保護層を設けることが考えられるが、
熱伝導率の小さい保護層を設けると放熱が悪くなるため
記録媒体の膜の変形などが生じる可能性があるので、表
面型相変化記録媒体の層構成として記録層上にＺｎＳ・
ＳｉＯ₂層を設け、その上面にＺｎＳ・ＳｉＯ₂材料より
も熱伝導率の高い保護層を設けることにより熱がこもる
ことによる膜変形などを防ぎ、良好な記録が可能とな
る。またその保護層を設けることによって潤滑性が不充
分とならないように潤滑層を設けることによって熱的な
問題、機械的な問題の両面を同時に解決できる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１の表面型
相変化記録媒体において、前記保護層が、窒化シリコン
よりなることを特徴とする。窒化シリコンはＺｎＳ・Ｓ
ｉＯ₂よりも熱伝導率が高く、良好に放熱を行うことが
できる。また、窒化シリコンは硬度が高いため表面型相
変化記録媒体上を光ヘッドが摺動しても傷がつきにく
い。保護層材料としてダイヤモンドライクカーボンなど
の炭素膜が良く用いられているが、表面型相変化記録媒
体を用いた場合、放熱が少し悪くなり膜の変形などを生
じ易くなる。また、炭素膜は光の吸収が若干大きいため
光を吸収して変質、変形してしまう可能性がある。窒化
シリコンは光の吸収はほぼなく、放熱性にも優れるため
保護層材料として適している。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
の表面型相変化記録媒体において、前記潤滑層の主たる
材料として、分子端をアルコール性水酸基またはカルボ
キシル基で終端したパーフルオロポリエーテルを含むこ
とを特徴とする。分子端をアルコール性水酸基などにし
たパーフルオロポリエーテルは、窒化シリコンと強固に
結合し、良好な潤滑性を示すようになる。窒化シリコン
とこれらの潤滑層を組み合わせることで潤滑作用をさら
に増す。

【００１１】請求項４記載の発明は、近接場光を出射す
る光ヘッドと、請求項１〜３のいずれかの表面型相変化
記録媒体とを備えていることを特徴とする光記録システ
ムである。表面型相変化記録媒体は、ヘッドの近傍にし
か存在しない近接場光を効率良く利用するのに適してい
る。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４の光記
録システムにおいて、前記表面型相変化記録媒体と対向
する、前記近接場光を照射する光ヘッドの面が、前記記
録媒体の対向面に最も近い位置に潤滑層を備えたことを
特徴とする。光ヘッド側に潤滑層を設けることにより記
録媒体が傷つきにくくなり、良好に摺動可能となる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５の光記録システムにおいて、上記潤滑層が、炭素から
なることを特徴とする。炭素膜は自己摺動性を有し、ま
た、比較的硬度も高いため摺動面の潤滑保護層として好
適である。炭素膜は光を吸収してしまうなどの問題点が
あるが、近接場光が発生する位置以外の部分に膜を形成
することにより、問題なく用いることができる。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項６の光記録
システムにおいて、上記潤滑層が２層からなり、上記光
ヘッド上に形成された炭素からなる第１の潤滑層と、そ
の上面に形成された、炭化水素系および／またはフッ素
系材料からなる第２の潤滑層とからなることを特徴とす
る。光ヘッド側に第２層としてフッ素系潤滑剤の組み合
わせなどによる潤滑層を組み合わせて形成することによ
って高い潤滑性を発揮する。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項４乃至７の
いずれかの光記録システムにおいて、前記表面型相変化
記録媒体に対して、前記光ヘッドが浮上した状態で記録
・再生が行われることを特徴とする。表面型相変化記録
媒体と光ヘッドとが完全に接触した状態で摺動させる
と、長期間の使用に対する耐久性という点では不利とな
る。そこで近接場光記録、再生が可能な程度に光ヘッド
を浮上させることにより長期間の耐久性を保証すること
が可能となる。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項４乃至８の
いずれかの光記録システムにおいて、前記表面型相変化
記録媒体をはさみこみ固定する機構を着脱可能に備え、
該固定機構を着脱することにより前記表面型相変化記録
媒体を可換にすることを特徴とする。光記録媒体は可換
であることがメリットのひとつであり、表面型相変化記
録媒体を可換にすることにより光記録システムの用途が
広がる。表面型相変化記録媒体を設置し回転させるため
のスピンドルの部分にある表面型相変化記録媒体を固定
する部分を、媒体が可換なるような形状にする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照しながら説明する。（実施の形態１）図１は、本実施の形態による表面型相
変化記録媒体を、光記録システムに用いた構成図であ
る。本実施の形態による表面型相変化記録媒体は、図１
に示すように近接場光を照射する光ヘッドとともに用い
られる。符号については、１は表面型相変化記録媒体、
２は突起部分に微小開口を設けた近接場光を発生する光
ヘッド、３は表面型相変化記録媒体を保持するスピンド
ルシャフト、４はスピンドルシャフト３を回転駆動する
スピンドルモータ、５は光ヘッド２を保持しているアー
ム、６は突起部分２に形成された微小開口から生じる近
接場光である。

【００１８】図２は、本実施の形態による表面型相変化
記録媒体の層構成を示す模式図である。基板２１上に、
反射層２２としてＡｇ層を１４０ｎｍの厚さで形成し、
誘電体層２３としてＺｎＳ・ＳｉＯ₂を１９ｎｍ、記録
層２４としてＡｇＩｎＳｂＴｅ層を１７ｎｍ、複合材料
層としてＺｎＳ・ＳｉＯ₂層２５を２０ｎｍ、そのＺｎ
Ｓ・ＳｉＯ₂層２５よりも熱伝導率の高い保護層２６と
して窒化アルミニウム層を形成した。その上面に、潤滑
層２７としてフッ素系潤滑剤の層を形成した。ここで
は、パーフルオロポリエーテル系の溶媒に、アルコール
系水酸基（−ＣＨ ₂ＯＨ）で分子端を終端したパーフル
オロポリエーテルを溶解させた溶液に媒体を浸し、媒体
を引き上げる方法で潤滑層２７を形成した。記録媒体の
最上層を潤滑層とすることにより、記録媒体とヘッドと
の潤滑が改善され、接触しても媒体が損傷を受けにくく
なる。また、接触させて使用する構成においても摩擦が
減少するため滑らかな摺動が可能となる。

【００１９】潤滑層を形成する材料としては、炭化水素
系潤滑剤やフッ素系潤滑剤が用いられる。炭化水素系潤
滑剤としてはステアリン酸、オレイン酸等のカルボン酸
類、ステアリン酸ブチル等のエステル類、オクタデシル
スルホン酸等のスルホン酸類、リン酸モノオクタデシル
等のリン酸エステル類、ステアリンアルコール、オレイ
ンアルコール等のアルコール類、ステアリン酸アミド等
のカルボン酸アミド類、またはステアリルアミン等のア
ミン類などを例示できる。フッ化系潤滑剤としては、上
記炭化水素系潤滑剤のアルキル基の一部または全部をフ
ルオロアルキル基またはパーフルオロポリエーテル基で
置換した潤滑剤は、潤滑層の下層である保護層と強固な
化学結合を作りやすく、より好ましい効果を示す。これ
らの潤滑層は、ディッピング法、スプレー塗布法、スピ
ンコート法などで形成される。また、固体潤滑層として
フッ化物、炭素化合物、硫化モリブデンなども例示でき
る。

【００２０】ここで、図２に示した表面型相変化記録媒
体の層構成のうちＺｎＳ・ＳｉＯ₂層２５よりも熱伝導
率の高い保護層２６として、窒化シリコン層を用いるこ
とが望ましい。窒化シリコンは熱伝導率が高く硬度が高
いため、記録層への記録時に加わる熱を放熱しやすく
し、変形など媒体の変形を防止するなどの効果があり保
護層として優れた特性を示す。記録・再生は、潤滑層の
上面より光を入射することにより行う。

【００２１】（実施の形態２）図３は、本実施の形態に
よる光記録システムに用いる光ヘッドを説明するための
模式図である。図３は、光ヘッド２の、表面型相変化記
録媒体と対向する面側から見た図である。符号について
は、３１は微小開口であり、３２はスライダ状の光ヘッ
ドが表面型相変化記録媒体と摺動する摺動面であり、摺
動面３２に潤滑層を形成する。潤滑層の材料としては炭
素などの自己潤滑性を有する材料を用いることができ
る。また、炭素膜の上にさらに炭化水素系潤滑剤や、フ
ッ素系潤滑剤を塗布することにより、これらの潤滑剤が
炭素と強固に結合して潤滑性をさらに増す。

【００２２】図４は、本実施の形態による光記録システ
ムの模式図である。ここでは、光ヘッド２と表面型相変
化記録媒体１が対向した状態を模式的に示した。表面型
相変化記録媒体１の基板２１上に、反射層２２としてＡ
ｇ層、誘電体層２３としてＺｎＳ・ＳｉＯ₂層、記録層
２４としてＡｇＩｎＳｂＴｅ層、複合材料層としてＺｎ
Ｓ・ＳｉＯ₂層２５、ＺｎＳ・ＳｉＯ₂層２５よりも熱伝
導率の高い保護層２６として窒化シリコン層を形成し
た。その上面に潤滑層２７としてフッ素系潤滑剤の層を
形成した。また、光ヘッド２の摺動面に炭素潤滑層３３
を形成することにより表面型相変化記録媒体１と光ヘッ
ド２との潤滑が良好となり、この光記録システムを用い
て良好な記録、再生が可能となる。さらに、炭素潤滑層
３３に、フッ素系潤滑剤を用いた他の潤滑層（不図示）
を形成することも可能であり、それにより窒化シリコン
と強固に結合し潤滑性を向上することが可能となり、さ
らに大きな潤滑効果を得られる。

【００２３】本実施の形態による光記録システムは、光
ヘッドが媒体上を浮上した状態で記録、再生を行うこと
が望ましい。図１に示したように、表面型相変化記録媒
体１と光ヘッド２とが対向した状態で配置される。表面
型相変化記録媒体１が静止した状態では、光ヘッド２は
媒体１の表面に接触した状態（不図示）である。表面型
相変化記録媒体１が回転することにより、空気の浮上力
で光ヘッド２は浮上し、この状態で記録・再生を行う。
また、別の方法としては、表面型相変化記録媒体１が静
止した状態では、光ヘッドは媒体上にはなく退避してお
り、表面型相変化記録媒体１が定常回転した状態で媒体
上を浮上しながら媒体１と対向した状態の位置に移動
し、記録、再生を行う。どちらの方法でも、浮上するこ
とにより表面型相変化記録媒体１と光ヘッド２の距離が
特別な制御を行うことなく、安定して一定に保つことが
可能となる。

【００２４】また、本実施の形態による光記録システム
は、図１に示されるスピンドルシャフト３に、表面型相
変化記録媒体１を着脱可能なチャッキング機構を設ける
ことにより可換としても良い。表面型相変化記録媒体１
の内周部分にハブを設けたり、媒体の内周部分を挟みこ
みねじ止め、または磁石で固定するなどの方法を用いる
ことができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によると、記録・再生特
性と摺動などの機械的特性とを両立できる表面型相変化
記録媒体が提供可能となる。請求項２の発明によると、
媒体の変形などを起こしにくい記録・再生が可能な表面
型相変化記録媒体が提供可能となる。請求項３の発明に
よると、光ヘッドとの潤滑性の良好な表面型相変化記録
媒体が提供可能となる。

【００２６】請求項４の発明によると、本発明の表面型
相変化記録媒体と共に使用することによって、高密度な
記録・再生が可能な光記録システムが提供可能となる。
請求項５の発明によると、請求項４の効果に加え、光ヘ
ッドの潤滑性能が改善された光記録システムが提供可能
となる。請求項６の発明によると、潤滑性能が向上した
光ヘッドを有する光記録システムが提供可能となる。請
求項７の発明によると、光ヘッドと媒体とも潤滑性が向
上し、良好な記録・再生が可能な光記録システムが提供
可能となる。請求項８の発明によると、表面型相変化記
録媒体と光ヘッド間の距離を比較的簡単な方法で一定に
保つことが可能となり、優れた記録・再生特性を有する
光記録システムが提供可能となる。請求項９の発明によ
ると、媒体を可換とすることにより情報の交換、持ち運
びが容易な光記録システムが提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による表面型相変化記録媒
体を、光記録システムに用いた構成図である。

【図２】本発明の実施の形態による表面型相変化記録媒
体の層構成を示す模式図である。

【図３】本発明の実施の形態による光記録システムに用
いる光ヘッドを説明する模式図である。

【図４】本発明の実施の形態による光記録システムの模
式図である。

【符号の説明】

１：表面型相変化記録媒体２：光ヘッド３：スピンドルシャフト４：スピンドルモータ５：アーム６：近接場光２１：基板２２：反射層２３：誘電体層２４：記録層２５：ＺｎＳ・ＳｉＯ₂層２６：ＺｎＳとＳｉＯ₂の複合材料層よりも熱伝導率
の高い保護層２７：潤滑層３１：微小開口３２：摺動面３３：炭素潤滑層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 7/24 ５３５Ｇ１１Ｂ 7/24 ５３５ＨＢ４１Ｍ 5/26 7/0045 ＺＧ１１Ｂ 7/0045 7/12 7/12 23/03 ６０４Ｎ 23/03 ６０４Ｂ４１Ｍ 5/26 ＸＦターム(参考） 2H111 EA03 EA12 EA22 EA25 EA31 FA23 FB12 FB42 FB48 5D029 JB18 JB50 LA16 LA17 LB11 NA12 NA14 5D090 AA01 BB05 CC01 CC14 DD01 FF11 KK00 5D119 AA11 AA22 BA01 BB04 CA06 CA20 DA01 DA05 EB02 JA34 MA05 MA06 5D789 AA11 AA22 BA01 BB04 CA06 CA20 DA01 DA05 EB02 JA34 MA05 MA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、反射層、誘電体層、記録層、
ＺｎＳとＳｉＯ₂の複合材料層、前記ＺｎＳとＳｉＯ₂の
複合材料層よりも熱伝導率の高い保護層、および潤滑層
が、この順で積層され、近接場光が前記潤滑層を介して
入射されることにより記録・再生が可能なことを特徴と
する表面型相変化記録媒体。
【請求項２】前記保護層が、窒化シリコンよりなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の表面型相変化記録媒
体。
【請求項３】前記潤滑層の主たる材料として、分子端
をアルコール性水酸基またはカルボキシル基で終端した
パーフルオロポリエーテルを含むことを特徴とする請求
項１または２に記載の表面型相変化記録媒体。
【請求項４】近接場光を出射する光ヘッドと、請求項
１〜３のいずれかに記載の表面型相変化記録媒体とを備
えていることを特徴とする光記録システム。
【請求項５】前記表面型相変化記録媒体と対向する、
前記近接場光を照射する光ヘッドの面が、前記記録媒体
の対向面に最も近い位置に潤滑層を備えたことを特徴と
する請求項４に記載の光記録システム。
【請求項６】上記潤滑層が、炭素からなることを特徴
とする請求項４または５に記載の光記録システム。
【請求項７】上記潤滑層が２層からなり、上記光ヘッ
ド上に形成された炭素からなる第１の潤滑層と、その上
面に形成された、炭化水素系および／またはフッ素系材
料からなる第２の潤滑層とからなることを特徴とする請
求項６に記載の光記録システム。
【請求項８】前記表面型相変化記録媒体に対して、前
記光ヘッドが浮上した状態で記録・再生が行われること
を特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の光記録
システム。
【請求項９】前記表面型相変化記録媒体をはさみこみ
固定する機構を着脱可能に備え、該固定機構を着脱する
ことにより前記表面型相変化記録媒体を可換にすること
を特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の光記録
システム。